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7. 跳伞运动员在空中匀速降落的过程中，动能是否变化？势能是否变化？机械能是否变化？
答案
7. 跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，速度不变，动能不变;高度越来越小，重力势能越来越小;动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。
解析
【分析】
这道题的解题思路是从三类能量的决定因素出发逐步推导：首先提取题干给出的核心条件“匀速降落”，先明确跳伞运动员的质量在下落过程中保持不变，之后分别对应动能、重力势能的两个影响因素逐一核对：第一步核对动能的质量、速度两个变量，第二步核对重力势能的质量、高度两个变量，最后根据机械能是动能与重力势能的总和，结合前两步的结论就能直接推导出机械能的变化情况，整个过程不需要复杂计算，只需要紧扣各能量的影响因素判断即可。
【解析】
我们按照能量的分类逐一分析变化情况：
1. 动能判断：动能的大小由物体质量和运动速度共同决定，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$。运动员匀速降落时，自身质量m不变，运动速度v始终保持恒定，因此动能大小不发生变化。
2. 重力势能判断：重力势能的大小由物体质量和所处高度共同决定，公式为$E_p=mgh$。运动员降落过程中质量m不变，相对地面的高度h持续减小，因此重力势能不断减小。
3. 机械能判断：该过程中运动员没有发生弹性形变，不存在弹性势能，机械能为动能与重力势能的总和。由于动能不变、重力势能减小，因此总机械能随之减小。
【答案】
跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，速度不变，动能不变;高度越来越小，重力势能越来越小;动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。
【知识点】
动能影响因素，重力势能影响因素，机械能组成
【点评】
本题是机械能变化判断的基础题型，核心易错点是部分同学会忽略题干给出的“匀速”条件，主观认为下落过程速度变大、动能变大，解题时要注意先圈出题干给出的速度、高度的明确限定条件，同时要注意该过程中空气阻力对运动员做功，因此机械能不守恒，总量是减小的。
【难度系数】
0.8
这道题的解题思路是从三类能量的决定因素出发逐步推导：首先提取题干给出的核心条件“匀速降落”，先明确跳伞运动员的质量在下落过程中保持不变，之后分别对应动能、重力势能的两个影响因素逐一核对：第一步核对动能的质量、速度两个变量，第二步核对重力势能的质量、高度两个变量，最后根据机械能是动能与重力势能的总和，结合前两步的结论就能直接推导出机械能的变化情况，整个过程不需要复杂计算，只需要紧扣各能量的影响因素判断即可。
【解析】
我们按照能量的分类逐一分析变化情况：
1. 动能判断：动能的大小由物体质量和运动速度共同决定，公式为$E_k=\frac{1}{2}mv^2$。运动员匀速降落时，自身质量m不变，运动速度v始终保持恒定，因此动能大小不发生变化。
2. 重力势能判断：重力势能的大小由物体质量和所处高度共同决定，公式为$E_p=mgh$。运动员降落过程中质量m不变，相对地面的高度h持续减小，因此重力势能不断减小。
3. 机械能判断：该过程中运动员没有发生弹性形变，不存在弹性势能，机械能为动能与重力势能的总和。由于动能不变、重力势能减小，因此总机械能随之减小。
【答案】
跳伞运动员在空中匀速下落时，质量不变，速度不变，动能不变;高度越来越小，重力势能越来越小;动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。
【知识点】
动能影响因素，重力势能影响因素，机械能组成
【点评】
本题是机械能变化判断的基础题型，核心易错点是部分同学会忽略题干给出的“匀速”条件，主观认为下落过程速度变大、动能变大，解题时要注意先圈出题干给出的速度、高度的明确限定条件，同时要注意该过程中空气阻力对运动员做功，因此机械能不守恒，总量是减小的。
【难度系数】
0.8
8. 如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，待铁锁再次摆回时不会打到鼻子。请你用学过的物理知识解释其中的道理。
答案
8. 因为铁锁由鼻子附近开始沿弧线向另一侧的最高点运动，然后再往回运动，在整个过程中，铁锁与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，机械能减小了，所以不会碰到鼻子。
解析
【分析】
我们可以按照能量变化的逻辑逐步思考：首先明确铁锁的初始状态，松手时铁锁静止在鼻子附近，此时它的动能为0，拥有的机械能等于当前位置对应的重力势能。接下来分析铁锁摆动的实际过程：现实中不存在无阻力的理想环境，铁锁摆动时会受到空气阻力，同时悬挂点也存在摩擦，运动过程中需要不断克服阻力做功，部分机械能会转化为内能，导致铁锁的总机械能不断减少。当铁锁摆回初始侧、到达最高点时，动能再次变为0，此时它的重力势能必然小于初始的重力势能，对应的最大高度就会低于初始时铁锁的高度，也就是低于鼻子的位置，因此就不会打到鼻子。
【解析】
铁锁从鼻子附近松手后开始往复摆动，在整个摆动过程中，铁锁需要不断克服空气阻力和悬挂处的摩擦力做功，会有一部分机械能逐渐转化为内能，使得铁锁的总机械能持续减小。铁锁初始释放时动能为0，机械能等于释放位置对应的重力势能；当铁锁再次摆回靠近鼻子的一侧、到达最高点时，动能同样为0，此时铁锁的重力势能小于初始释放时的重力势能，对应的最大高度低于初始释放的高度，因此铁锁摆回时的最高位置低于鼻子的位置，不会打到鼻子。
【答案】
因为铁锁由鼻子附近开始沿弧线向另一侧的最高点运动，然后再往回运动，在整个过程中，铁锁与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，机械能减小了，所以不会碰到鼻子。
【知识点】
机械能的转化；能量守恒定律
【点评】
本题结合趣味小实验考察能量转化的相关知识，引导学生区分理想状态下的机械能守恒和实际运动中的能量损耗，避免学生忽略阻力做功的现实条件，能够很好地加深学生对机械能和内能相互转化规律的理解，属于基础的现象解释类题型。
【难度系数】
0.7
我们可以按照能量变化的逻辑逐步思考：首先明确铁锁的初始状态，松手时铁锁静止在鼻子附近，此时它的动能为0，拥有的机械能等于当前位置对应的重力势能。接下来分析铁锁摆动的实际过程：现实中不存在无阻力的理想环境，铁锁摆动时会受到空气阻力，同时悬挂点也存在摩擦，运动过程中需要不断克服阻力做功，部分机械能会转化为内能，导致铁锁的总机械能不断减少。当铁锁摆回初始侧、到达最高点时，动能再次变为0，此时它的重力势能必然小于初始的重力势能，对应的最大高度就会低于初始时铁锁的高度，也就是低于鼻子的位置，因此就不会打到鼻子。
【解析】
铁锁从鼻子附近松手后开始往复摆动，在整个摆动过程中，铁锁需要不断克服空气阻力和悬挂处的摩擦力做功，会有一部分机械能逐渐转化为内能，使得铁锁的总机械能持续减小。铁锁初始释放时动能为0，机械能等于释放位置对应的重力势能；当铁锁再次摆回靠近鼻子的一侧、到达最高点时，动能同样为0，此时铁锁的重力势能小于初始释放时的重力势能，对应的最大高度低于初始释放的高度，因此铁锁摆回时的最高位置低于鼻子的位置，不会打到鼻子。
【答案】
因为铁锁由鼻子附近开始沿弧线向另一侧的最高点运动，然后再往回运动，在整个过程中，铁锁与空气摩擦，有一部分机械能转化为内能，机械能减小了，所以不会碰到鼻子。
【知识点】
机械能的转化；能量守恒定律
【点评】
本题结合趣味小实验考察能量转化的相关知识，引导学生区分理想状态下的机械能守恒和实际运动中的能量损耗，避免学生忽略阻力做功的现实条件，能够很好地加深学生对机械能和内能相互转化规律的理解，属于基础的现象解释类题型。
【难度系数】
0.7
9. 如图所示，荡秋千的人从最高点向最低点摆动时，
重力势
能转化为动
能。若想持续地让秋千摆动，一种方法是让其他人不断推秋千；另一种方法是当秋千在最高点
（填“最高点”或“最低点”）时人站起来，其他位置蹲下去，试说出这么做的理由:在最高点时站起来增加了重力势能，能转化的动能就更多了
。答案
9. 重力势 动 最高点 在最高点时站起来增加了重力势能，能转化的动能就更多了
解析
【分析】
解题时先从动能、重力势能的影响因素入手：动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定。首先分析从最高点向最低点摆动的过程：人质量不变，高度降低则重力势能减小，速度增大则动能增大，由此判断能量转化方向。接下来思考要让秋千持续摆动，需要补充机械能来抵消运动中摩擦、空气阻力损耗的能量：若通过人自身姿态调整实现，在秋千速度几乎为0的最高点站起，会抬升人的重心，额外增加重力势能，后续下摆时就能转化出更多动能，弥补损耗，维持秋千持续摆动。
【解析】
1. 荡秋千的人从最高点向最低点摆动时，质量不变，所处高度不断减小，重力势能不断减小，同时运动速度不断增大，动能不断增大，因此该过程重力势能转化为动能。
2. 若要靠自身姿态调整让秋千持续摆动，应当在秋千处于最高点时人站起来：此时秋千的瞬时速度几乎为零，人站起后重心位置升高，相当于额外增加了整体的重力势能，这部分多出来的重力势能在下摆过程中可以转化为更多的动能，抵消秋千运动过程中因摩擦、空气阻力消耗的机械能，让秋千可以持续摆动。
【答案】
重力势 动 最高点 在最高点时站起来增加了重力势能，能转化的动能就更多了
【知识点】
动能与势能转化；重力势能影响因素；机械能变化
【点评】
本题结合生活中荡秋千的常见场景考查能量转化的相关知识，前两空属于基础的能量转化判断，难度较低，最后两空需要学生将能量变化的规律和实际操作逻辑结合，理解通过姿态调整补充机械能的原理，能很好地锻炼学生用物理知识解释生活现象的能力。
【难度系数】
0.6
解题时先从动能、重力势能的影响因素入手：动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定。首先分析从最高点向最低点摆动的过程：人质量不变，高度降低则重力势能减小，速度增大则动能增大，由此判断能量转化方向。接下来思考要让秋千持续摆动，需要补充机械能来抵消运动中摩擦、空气阻力损耗的能量：若通过人自身姿态调整实现，在秋千速度几乎为0的最高点站起，会抬升人的重心，额外增加重力势能，后续下摆时就能转化出更多动能，弥补损耗，维持秋千持续摆动。
【解析】
1. 荡秋千的人从最高点向最低点摆动时，质量不变，所处高度不断减小，重力势能不断减小，同时运动速度不断增大，动能不断增大，因此该过程重力势能转化为动能。
2. 若要靠自身姿态调整让秋千持续摆动，应当在秋千处于最高点时人站起来：此时秋千的瞬时速度几乎为零，人站起后重心位置升高，相当于额外增加了整体的重力势能，这部分多出来的重力势能在下摆过程中可以转化为更多的动能，抵消秋千运动过程中因摩擦、空气阻力消耗的机械能，让秋千可以持续摆动。
【答案】
重力势 动 最高点 在最高点时站起来增加了重力势能，能转化的动能就更多了
【知识点】
动能与势能转化；重力势能影响因素；机械能变化
【点评】
本题结合生活中荡秋千的常见场景考查能量转化的相关知识，前两空属于基础的能量转化判断，难度较低，最后两空需要学生将能量变化的规律和实际操作逻辑结合，理解通过姿态调整补充机械能的原理，能很好地锻炼学生用物理知识解释生活现象的能力。
【难度系数】
0.6
10. 我国古代科学著作《天工开物》中这样写道:“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中。昼夜不息，百亩无忧。”这段文字描述的是筒车(如图甲所示)这样一种以水流为动力来取水的机械，其模型如图乙所示。若筒车的转动速度不变，则下列说法正确的是(
A.取水筒内的水，在取水处时动能最大
B.取水筒内的水，在倒水处时重力势能最小
C.取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直在增大
D.筒车工作过程中将筒车的机械能转化为水的内能
C
)A.取水筒内的水，在取水处时动能最大
B.取水筒内的水，在倒水处时重力势能最小
C.取水筒内的水，从取水处到倒水处，机械能一直在增大
D.筒车工作过程中将筒车的机械能转化为水的内能
答案
10. C
解析
【分析】
我们解题时首先明确核心判断依据：动能由质量和速度大小决定，重力势能由质量和所处高度决定，机械能是动能与势能的总和。题目给出筒车转动速度不变，说明取水筒内的水随筒车做匀速圆周运动，线速度大小始终保持不变。接下来逐个验证选项：首先判断动能相关的A选项，水的速度大小不变，所有位置动能都相等，直接排除A；再判断重力势能相关的B选项，倒水处是筒车的最高位置，水的高度最大，重力势能不可能最小，排除B；接着分析C选项，从取水处到倒水处，水的动能不变，高度持续升高，重力势能不断增大，总和机械能自然持续增大，符合规律；最后判断D选项，筒车的动力来自水流，能量转化方向是水流的机械能转移/转化为被提升的水的机械能，并非转化为内能，排除错误选项后即可得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一推导验证：
1. 分析选项A：取水筒内的水随筒车匀速转动，速度大小始终不变，水的质量也不变，根据动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，水在所有位置的动能大小都相等，因此取水处动能并非最大，A错误。
2. 分析选项B：重力势能随物体所处高度升高而增大，倒水处位于筒车的最高位置附近，此处水的高度最大，重力势能最大，B错误。
3. 分析选项C：从取水处到倒水处，水的速度不变，动能保持不变，同时水的高度不断上升，重力势能持续增大，而机械能等于动能与重力势能之和，因此取水筒内水的机械能一直在增大，C正确。
4. 分析选项D：筒车以水流作为动力来源，工作过程中将水流的机械能转化为被提升的水的机械能，并非将筒车的机械能转化为水的内能，D错误。
【答案】C
【知识点】
动能的影响因素，重力势能的影响因素，机械能转化
【点评】
本题结合我国古代科技筒车的真实场景考察机械能相关基础知识点，易错点是容易忽略题干给出的“筒车转动速度不变”的条件，错误认为水上升过程中速度变化，同时要理解匀速上升的物体机械能增大，本质是外界（水流动力）对物体做功补充了能量。
【难度系数】
0.6
我们解题时首先明确核心判断依据：动能由质量和速度大小决定，重力势能由质量和所处高度决定，机械能是动能与势能的总和。题目给出筒车转动速度不变，说明取水筒内的水随筒车做匀速圆周运动，线速度大小始终保持不变。接下来逐个验证选项：首先判断动能相关的A选项，水的速度大小不变，所有位置动能都相等，直接排除A；再判断重力势能相关的B选项，倒水处是筒车的最高位置，水的高度最大，重力势能不可能最小，排除B；接着分析C选项，从取水处到倒水处，水的动能不变，高度持续升高，重力势能不断增大，总和机械能自然持续增大，符合规律；最后判断D选项，筒车的动力来自水流，能量转化方向是水流的机械能转移/转化为被提升的水的机械能，并非转化为内能，排除错误选项后即可得到正确答案。
【解析】
我们对每个选项逐一推导验证：
1. 分析选项A：取水筒内的水随筒车匀速转动，速度大小始终不变，水的质量也不变，根据动能公式$E_k=\frac{1}{2}mv^2$，水在所有位置的动能大小都相等，因此取水处动能并非最大，A错误。
2. 分析选项B：重力势能随物体所处高度升高而增大，倒水处位于筒车的最高位置附近，此处水的高度最大，重力势能最大，B错误。
3. 分析选项C：从取水处到倒水处，水的速度不变，动能保持不变，同时水的高度不断上升，重力势能持续增大，而机械能等于动能与重力势能之和，因此取水筒内水的机械能一直在增大，C正确。
4. 分析选项D：筒车以水流作为动力来源，工作过程中将水流的机械能转化为被提升的水的机械能，并非将筒车的机械能转化为水的内能，D错误。
【答案】C
【知识点】
动能的影响因素，重力势能的影响因素，机械能转化
【点评】
本题结合我国古代科技筒车的真实场景考察机械能相关基础知识点，易错点是容易忽略题干给出的“筒车转动速度不变”的条件，错误认为水上升过程中速度变化，同时要理解匀速上升的物体机械能增大，本质是外界（水流动力）对物体做功补充了能量。
【难度系数】
0.6
